雖然大多數(shù)內(nèi)存研發(fā)項(xiàng)目致力于提升內(nèi)存容量和降低成本，但僅需極少量?jī)?nèi)存的一種新型內(nèi)存應(yīng)用已經(jīng)崛起。“智能”設(shè)備的發(fā)展表明，嵌入式系統(tǒng)越來(lái)越需要一種能夠存儲(chǔ)少量系統(tǒng)信息的方法。

　　此類存儲(chǔ)內(nèi)容可能包括設(shè)備和系統(tǒng)ID、制造信息、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、序列化數(shù)據(jù)或其它任何可有效用作系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的類似信息。容量需求通常在1K比特左右。但關(guān)鍵是，由于這些內(nèi)存所提供的能力可能被視為管理功能或開(kāi)銷，而不是對(duì)系統(tǒng)功能的直接貢獻(xiàn)，它們的尺寸和功耗必須做到絕對(duì)的最小化，這樣才能防止額外功能導(dǎo)致系統(tǒng)超出其功耗和尺寸要求。

　　為滿足上述需求，一種新型串行EEPROM（SEEPROM）已經(jīng)問(wèn)世。Atmel的AT21CS01是該領(lǐng)域的最新成員，它可以自行供電，只需兩個(gè)引腳，而且與同類內(nèi)存相比，能夠在更低的功耗和電壓水平上運(yùn)行。本文將探討AT21CS01的能力，并將其與主要競(jìng)品進(jìn)行對(duì)比。

　　與眾不同的特性

　　AT21CS01的主要優(yōu)勢(shì)源于其所需的最小的引腳數(shù)量、自行供電能力以及其存儲(chǔ)單元非凡的存儲(chǔ)可靠性。

　　雙引腳接口

　　AT21CS01只需兩個(gè)引腳，其中一個(gè)是接地引腳。這意味著，包括供電在內(nèi)的所有功能都由SI/O引腳提供。該引腳是一個(gè)開(kāi)漏信號(hào)，依賴一個(gè)作為上拉電阻的外部電阻。AT21CS01扮演從器件角色，另一個(gè)器件處理器則扮演主器件角色。主從器件都能驅(qū)動(dòng)SI/O引腳或?qū)ζ渲颠M(jìn)行采樣。線路驅(qū)動(dòng)和采樣的時(shí)序?qū)崿F(xiàn)了無(wú)需其它信號(hào)的通信協(xié)議。

　　最多8個(gè)AT21CS01能夠與一個(gè)主器件共享一個(gè)SI/O引腳 。每個(gè)從器件通過(guò)一個(gè)3位從器件地址與其它器件區(qū)分開(kāi)來(lái)，這些地址由Atmel在工廠測(cè)試時(shí)編入器件中。用戶可以使用一個(gè)唯一的部件號(hào)購(gòu)買(mǎi)一個(gè)指定的從器件地址，以確保共享SI/O 線路的每一個(gè)從器件都擁有唯一的地址。

　　圖1. 一個(gè)處理器最多可尋址 8個(gè)SEEPROM從器件。一個(gè)SEEPROM輸入通過(guò)上拉電阻RPUP兼作電源。

　　讀寫(xiě)AT21CS01所用的協(xié)議非常類似于常見(jiàn)的I2C協(xié)議，以至于現(xiàn)有的I2C驅(qū)動(dòng)程序代碼經(jīng)過(guò)很少的修改就能使用。所需的改變僅有：

　　· 在協(xié)議結(jié)構(gòu)層，I2C器件ID被一個(gè)操作碼和器件地址的組合替代。

　　· 在物理層，需要進(jìn)行一些改變，這是因?yàn)椋m然I2C是一種雙信號(hào)（SDA和SCL）協(xié)議，但AT21CS01只使用一個(gè)信號(hào)（SI/O）。時(shí)序由從器件在內(nèi)部決定。

　　自行供電

　　用于傳輸協(xié)議的引腳也被用作器件的電源引腳。由于該引腳在通信期間經(jīng)常被下拉，一個(gè)電源管理電路將對(duì)內(nèi)部電容器充電，以便能在SI/O 信號(hào)電平處于低位的短時(shí)間內(nèi)提供電源。如果SI/O 信號(hào)電平處于低位的時(shí)間較長(zhǎng)，內(nèi)部電容器的電量將會(huì)耗盡。這就是需要時(shí)復(fù)位器件的方法。

　　圖2.SI/O信號(hào)通過(guò)上拉電阻RPUP驅(qū)動(dòng)內(nèi)部邏輯和電源管理電路，后者提取電能并將其存儲(chǔ)在一系列電容器中（圖中僅顯示一個(gè)電容器）。一個(gè)上拉電阻可服務(wù)多個(gè)器件。

　　器件可由低至1.7 V的上拉電壓供電，該值為同類最低。最大電流也非常小，僅為500 μA（寫(xiě)操作）、300 μA（讀操作） 和2.5μA（空閑時(shí)）。

　　卓越的耐用性

　　EEPROM存儲(chǔ)單元有一個(gè)由擦寫(xiě)次數(shù)決定的使用壽命，被稱為耐用性。大多數(shù)EEPROM的耐用性為1萬(wàn)次-20萬(wàn)次。為了延長(zhǎng)使用壽命，耐用性較低的器件需要使用復(fù)雜的“磨損均衡”算法確保所有存儲(chǔ)單元能夠以大致相同的速度老化。

　　與此相比，AT21CS01的耐用性高達(dá)100萬(wàn)次。這一超高耐用性意味著不需要采用任何磨損均衡算法，從而簡(jiǎn)化了器件，為架構(gòu)賦予了更好的空間、粒度和安全性。

　　與競(jìng)品SEEPROM的對(duì)比

　　AT21CS01的所有重要參數(shù)均優(yōu)于競(jìng)品。以下各節(jié)詳細(xì)列出了這些參數(shù)，并將它們與Maxim DS2431、TI BQ2022A和Microchip 11A010的參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比。

　　接口

　　AT21CS01擁有一個(gè)單引腳接口（加上接地引腳）。該接口協(xié)議在I2C的基礎(chǔ)上建模，簡(jiǎn)化了對(duì)現(xiàn)有I2C驅(qū)動(dòng)程序代碼的修改。在物理層，各項(xiàng)操作自動(dòng)同步，從而省卻了時(shí)鐘類信號(hào)。競(jìng)品擁有各種專有方案，它們都需要定制的驅(qū)動(dòng)程序代碼。Microchip的產(chǎn)品還需要一個(gè)單獨(dú)的VCC引腳。

　　功耗

　　AT21CS01擁有同類最低功耗。空閑時(shí)，電流只用于監(jiān)測(cè)單線通信活動(dòng)，并為驅(qū)動(dòng)器件的電容器充電，通常僅為700 nA或更低。

　　耐用性/保留時(shí)間

　　耐用性是指一個(gè)存儲(chǔ)單元在實(shí)現(xiàn)額定保留時(shí)間的同時(shí)可被寫(xiě)入的次數(shù)。保留時(shí)間是指一個(gè)存儲(chǔ)單元能夠在所有運(yùn)行條件下存儲(chǔ)其狀態(tài)并被可靠讀取的時(shí)間長(zhǎng)度。這些參數(shù)可有效確定器件的使用壽命。

　　* 鑒定測(cè)試。

　　**OTP：?jiǎn)未慰?a target="_blank">編程。編程一次后，器件不能被重寫(xiě)。

　　架構(gòu)和安全防護(hù)

　　AT21CS01的主內(nèi)存陣列分為四個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)的內(nèi)容可被永久鎖定，以防止擅自更改應(yīng)該永不改變的數(shù)據(jù)。

　　* OTP：?jiǎn)未慰删幊蹋桓鶕?jù)其定義，所有存儲(chǔ)單元被永久鎖定。對(duì)任何存儲(chǔ)單元均不能編程。

　　序 號(hào)

　　AT21CS01配有一個(gè)與主內(nèi)存陣列分開(kāi)的安全性寄存器。該寄存器的前64位是一個(gè)工廠編程的序號(hào)，用于唯一標(biāo)識(shí)該器件，而且可用于標(biāo)識(shí)一個(gè)模塊或系統(tǒng)。該序號(hào)不能被重寫(xiě)。提供一個(gè)CRC碼，用于提高可靠性。

　　用戶可編程的安全性寄存器空間

　　安全性寄存器的16個(gè)高位字節(jié)可由用戶編程，用于定義專有系統(tǒng)序號(hào)等。如果需要的話，這些數(shù)據(jù)還能被永久鎖定，以防被重寫(xiě)。

　　最低上拉工作電壓

　　對(duì)更低的系統(tǒng)能耗的需求可通過(guò)降低工作電壓部分滿足。與最小工作電壓較高的器件相比，最小工作電壓較低、電流也較低的器件消耗的能量較少。請(qǐng)注意，只有最接近的競(jìng)品需要一個(gè)額外的VCC引腳。

　　編程電壓

　　為了支持編程，EEPROM存儲(chǔ)單元需要較高的電壓，接近12 V。AT21CS01可利用低壓電源在內(nèi)部生成任何所需電壓。無(wú)法在內(nèi)部自行生成電壓的任何器件都將需要一個(gè)額外的12V外部電源。

　　靜電放電（ESD）防護(hù)

　　由于AT21CS01非常適合小巧的便攜設(shè)備，它必須能夠抵御靜電，該器件具備強(qiáng)大的防護(hù)能力，符合IEC 61000-4-2 Level 4 ESD標(biāo)準(zhǔn)，最大可抵御±8kV接觸放電和±15kV空氣放電。　
　

　　數(shù)據(jù)讀出速率

　　AT21CS01的設(shè)計(jì)目標(biāo)是支持系統(tǒng)管理功能（而非運(yùn)行功能），某些系統(tǒng)可能要求足夠高的數(shù)據(jù)讀出速率，以免妨礙運(yùn)行功能。AT21CS01提供兩個(gè)數(shù)據(jù)速率選項(xiàng)：常規(guī)（15.4 kbps）和高速（125 kbps）。

　　總結(jié)

　　AT21CS01的所有參數(shù)均占據(jù)優(yōu)勢(shì)。下表匯總了上述對(duì)比。這些優(yōu)勢(shì)使得AT21CS01成為全新系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首選單線SEEPROM。

　　* 鑒定測(cè)試。

　　**OTP：?jiǎn)未慰删幊獭＞幊桃淮魏螅骷荒鼙恢貙?xiě)。
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